CN203429281U - 一种蓝宝石晶体生长用温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓝宝石晶体生长用温度测量装置，其创新点在于：包括固定平台、活动平台、驱动机构、钨铼热电偶、温度显示仪器和密封组件；固定平台通过导轨固定在晶体生长炉测温孔的正上方；活动平台由驱动机构驱动沿导轨上、下移动；钨铼热电偶上端固定在活动平台上，下端穿过晶体生长炉测温孔伸入炉体内腔；在活动平台以及晶体生长炉测温孔之间设置密封组件的波纹管。本实用新型的优点在于：钨铼热电偶能够在晶体生长过程前炉体内各温度点进行测量，获得合适温度梯度；同时该装置带有密封组件，可以在长晶过程中使用，实时获得各液面位置的温度值，并能减少晶体生长炉的热量损耗，更加节能环保。

Description

一种蓝宝石晶体生长用温度测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种晶体生长设备技术领域，特别涉及一种蓝宝石晶体生长用温度测量装置。

背景技术

蓝宝石是一种氧化铝(α-Al₂O₃)的单晶，俗称刚玉，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键形式结合，属于六方晶系。其熔点为2050℃，沸点为2980℃，最高工作温度可达1900℃，是一种较早开发应用的人工晶体材料。蓝宝石晶体材料的化学性质非常稳定，一般不溶于水，不受酸、碱腐蚀；蓝宝石晶体硬度与耐磨性能高，为莫氏硬度9级，仅次于最硬的金刚石，可作为精密机械的轴承材料；它具有很好的力学和光学性能，是一种理想的光学窗口材料。另外，蓝宝石晶体材料是使用最广泛的氧化物衬底材料之一，在微电子-光电子技术、通信、医学等领域有着广阔的应用前景。

蓝宝石晶体材料的生长目前已有很多种方法，主要有：泡生法（Kyropolous法，简称Ky法）、导模法（即Edge Defined Film-fed Growth techniques法，简称EFG法）、热交换法（即Heat Exchange Method 法，简称HEM法），提拉法（Czochralski法，简称Cz法），布里奇曼法（Bridgman法，坩埚下降法）等。

现今晶体生长炉通过特定热场设计来达到晶体生长需要的温度梯度，但还没有一种较为切实有效的直接温度测量方法，本实用新型正是为了克服这一困难而提出的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够对晶体生长炉内多点测温且保温性能好的蓝宝石晶体生长用温度测量装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种蓝宝石晶体生长用温度测量装置，其创新点在于：包括固定平台、活动平台、驱动机构、钨铼热电偶、温度显示仪器和密封组件；固定平台，固定平台通过导轨或导柱固定在晶体生长炉测温孔的正上方；活动平台，所述活动平台设置在固定平台的下方，并与导轨或导柱滑动配合；驱动机构，包括驱动电机、丝杆，驱动电机安装在固定平台上，丝杆的上端与驱动电机输出轴连接，丝杆沿导轨或导柱延伸方向穿过固定平台后与活动平台螺纹连接；钨铼热电偶，钨铼热电偶的上端固定在活动平台上，下端穿过晶体生长炉测温孔伸入炉体内腔；钨铼热电偶的上端通过热电偶补偿导线与温度显示仪器连接；密封组件，包括波纹管、上法兰、下法兰，在活动平台以及晶体生长炉测温孔处的炉体上分别安装上、下法兰，并在上、下法兰之间连接套装在钨铼热电偶外侧的波纹管。

进一步的，所述驱动电机和固定平台通过螺栓和螺母固定；所述上法兰与钨铼热电偶之间设置密封结构；所述钨铼热热电偶采用钨套筒或钼套筒作为保护套。

进一步的，所述上法兰与钨铼热电偶之间的密封结构为：上法兰由上密封夹块、下密封夹块、密封圈组成，上密封夹块为一环形盘体A，在环状盘体A的下端面与内圈侧面交界处设置环形台阶；下密封夹块为一管体结构，管体的上端为一与环状盘体A配套形成环形密封槽的环状盘体B，管体下端为环形法兰结构，密封圈镶嵌于环形盘体A和环形盘体B配合构成的环形密封槽内，且密封圈的内圈紧贴钨铼热电偶外表面；所述的上、下密封夹块通过卡箍或螺栓连接固定夹紧密封圈。

进一步的，所述的导轨或导柱上标记有刻度线；所述活动平台的移动范围在0~500mm之间。

本实用新型的优点在于：利用驱动机构驱动活动平台沿导轨方向移动，使得钨铼热电偶能够在晶体生长过程前炉体内各温度点进行测量，获得合适温度梯度；同时该装置带有密封组件以及运动控制，可以在长晶过程中使用，实时获得各液面位置的温度值，便于引晶，并能减少晶体生长炉的热量损耗，更加节能环保；此外，本装置结构简单、制作成本低，操作方便，热电偶的测温范围也较大，适合于材料高温生长使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例中蓝宝石晶体生长用温度测量装置结构示意图。

图2为本实用新型实施例中上法兰与钨铼热电偶之间密封结构结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，包括固定平台8、活动平台4、驱动机构、钨铼热电偶12、温度显示仪器6和密封组件；

固定平台8，固定平台8通过导轨2或导柱固定在晶体生长炉测温孔的正上方；本实施例中，为维护拆卸方便，采用四根便于拆卸的直线导轨结构。

活动平台4，活动平台4设置在固定平台8的下方，并通过滑块与导轨2滑动配合。活动平台4上开有能够与丝杆3螺纹配合的螺纹孔。

驱动机构，其包括驱动电机1、丝杆3，驱动电机1安装在固定平台8上，通过螺栓和螺母固定；丝杆3的上端与驱动电机1输出轴连接，丝杆3沿导轨2的延伸方向穿过固定平台8后与活动平台4螺纹连接。丝杆3与活动平台4螺纹连接后形成丝杆副，通过驱动电机1带动丝杆3转动，进而驱动活动平台4在导轨2的导向下上、下移动。

钨铼热电偶12，用于检测晶体生长炉内的温度，其上端固定在活动平台4上，下端穿过晶体生长炉上的测温孔伸入炉体内腔。钨铼热电偶12的上端通过热电偶补偿导线7与温度显示仪器6连接，进而显示晶体生长炉内的温度。本实施例中，钨铼热热电偶可采用钨套筒或钼套筒作为保护套。

密封组件，用于密封晶体生长炉上的测温孔，并确保钨铼热电偶12能够正常移动。

其包括波纹管9、上法兰5、下法兰10，在活动平台4以及晶体生长炉测温孔处的炉体11上分别安装上法兰5、下法兰10，并在上法兰5、下法兰10之间连接套装在钨铼热电偶12外侧的波纹管9。

为进一步提升密封效果，在上法兰5与钨铼热电偶12之间设置密封结构。

上法兰5与钨铼热电偶12之间的密封结构具体如图2所示：上法兰5由上密封夹块51、下密封夹块53、密封圈54组成。

其中，上密封夹块51为一环形盘体A，在环状盘体A的下端面与内圈侧面交界处设置环形台阶。

下密封夹块53为一管体结构，管体的上端为一与环状盘体A配套形成环形密封槽的环状盘体B，管体下端为环形法兰结构，密封圈54镶嵌于环形盘体A和环形盘体B配合构成的环形密封槽内，且密封圈54在挤压形变后的内圈紧贴钨铼热电偶12外表面实现密封。

而上密封夹块51、下密封夹块53通过卡箍或螺栓连接固定夹紧密封圈54。

为方便操作人员控制钨铼热电偶12的移动距离，在导轨或导柱上标记有刻度线，本实施例中，活动平台的移动范围在0~500mm之间。

本领域技术人员应当了解，这里本实用新型的描述和应用仅仅是示例性的，并非限制性的。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (4)

1.一种蓝宝石晶体生长用温度测量装置，其特征在于：包括固定平台、活动平台、驱动机构、钨铼热电偶、温度显示仪器和密封组件；

固定平台，固定平台通过导轨或导柱固定在晶体生长炉测温孔的正上方；

活动平台，所述活动平台设置在固定平台的下方，并与导轨或导柱滑动配合；

驱动机构，包括驱动电机、丝杆，驱动电机安装在固定平台上，丝杆的上端与驱动电机输出轴连接，丝杆沿导轨或导柱延伸方向穿过固定平台后与活动平台螺纹连接；

钨铼热电偶，钨铼热电偶的上端固定在活动平台上，下端穿过晶体生长炉测温孔伸入炉体内腔；钨铼热电偶的上端通过热电偶补偿导线与温度显示仪器连接；

密封组件，包括波纹管、上法兰、下法兰，在活动平台以及晶体生长炉测温孔处的炉体上分别安装上、下法兰，并在上、下法兰之间连接套装在钨铼热电偶外侧的波纹管。

2.根据权利要求1所述的蓝宝石晶体生长用温度测量装置，其特征在于：所述驱动电机和固定平台通过螺栓和螺母固定；所述上法兰与钨铼热电偶之间设置密封结构；所述钨铼热热电偶采用钨套筒或钼套筒作为保护套。

3.根据权利要求2所述的蓝宝石晶体生长用温度测量装置，其特征在于：所述上法兰与钨铼热电偶之间的密封结构为：上法兰由上密封夹块、下密封夹块、密封圈组成，上密封夹块为一环形盘体A，在环状盘体A的下端面与内圈侧面交界处设置环形台阶；下密封夹块为一管体结构，管体的上端为一与环状盘体A配套形成环形密封槽的环状盘体B，管体下端为环形法兰结构，密封圈镶嵌于环形盘体A和环形盘体B配合构成的环形密封槽内，且密封圈的内圈紧贴钨铼热电偶外表面；所述的上、下密封夹块通过卡箍或螺栓连接固定夹紧密封圈。

4.根据权利要求1所述的蓝宝石晶体生长用温度测量装置，其特征在于：所述的导轨或导柱上标记有刻度线；所述活动平台的移动范围在0~500mm之间。

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